[发动机制]同挡位发动机制动力是不变的吗？

同挡位发动机制动力是不变的吗？

      谢邀

      显然不是一样大的。发动机的制动力矩不仅仅跟活塞面积有关。

      发动机的制动力矩来至于对密闭空气的压缩做功，能量由动能转化为热能。理论上说，无论转速多大，对于每个循环来说，缸内气体的P-V图应该是一样的，因此相同面积的活塞在每个点收到的阻力应该都是一样的。这个想法非常好，非常理想化，但是忽略了很重要的一个假设因素，就是假设整个气缸是绝热的，并且活塞速度无限慢且匀速，整个循环曲线严格按照绝热线来走...

      but，凡事都有一个but。其实发动机转速是一个非常重要的因素。

      我们先做这样一个假设，假设转速对P-V图没有影响，那在每一个点活塞受到气体的压力总是相同的，这没有问题，但事实上呢？活塞并不是一个匀速运动的物体。

      假设发动机为匀速转动，那活塞的速度公式如下

      v=L*sin(a)+L^2*sin(a)cos(a)/(d^2-(L*sin(a))^2)^0.5

      公式中L为曲柄长度，d为连杆长度，a为曲轴位置角

      易得活塞并非匀速运动，再对上式对时间求导，可以知道，活塞的加速度与曲轴转速相关，转速越大，加速度越大。

      由此可知活塞受力除了气体压力以外还有自身的惯性力，输出的阻力为前两者的矢量和，因此，不仅仅跟活塞面积有关。

      实际上转速对缸内气体的P-V图也有影响：刚才顺手做了个模拟，发现一个有趣的现象：

      以上三张图是不同转速下，发动机空转的缸内气压温度模拟图，分别是1000rpm，3000rpm和6000rpm，可以看到，转速越高，反而缸内最高压力越小。看了其他数据后可以知道，这个应该是由于充气系数造成的，当转速高的时候由于充气系数小（没有进气歧管模型，实际上大部分机型在某些高转速充气系数可能还会更大），实际密闭在缸内的空气模量小，所以最高点压力并没有低转速的时候高。由于这个模型只是一个简单的模型，主要是用来考察燃烧时候的情况的，因此忽略了没有考虑壁面摩擦等因素。传热模型在这个范围内也是值得商榷的。

      举这个例子只是想说明缸内气体的情况是非常复杂的，并不能仅仅只考虑理想状况。

      回到之前的问题，到底制动力那个大呢。从实验的角度来说吧。做过很多次摩擦功实验的，无一例外都是转速越大负扭矩越大，而且基本上是线性关系，比率大概为0.8到1.

      其实从宏观意义上也很好理解，就像你用打气筒给车胎打气，慢慢打和快速打，每一下的用的力一定是快速打用得大。

      综上所述：发动机制动力是一个很复杂的问题，不仅仅只跟活塞面积有关。

同挡位发动机制动力是不变的吗？

      谢

@刘尧

      邀请。

      段道缩进怎么用空格打不出来呢？？

      关键这个问题用脚指头也能想清楚。

      发动机运转时的阻力矩主要由下述几个方面组成

摩擦力矩。这和发动机转速关系不大，主要受温度和润滑条件限制。
      进气节流阻力矩。是由于进气道和节气门形成的节流阀结构，并在发动机进气道形成较大的真空度，减缓发动机转动。根据流体力学的一般规律，这个力矩与转速的平方成正比。在正常转速范围内发活塞压缩和做功行程产生的阻力效果和推力效果基本抵消。好吧，这条是我编的，希望精通热动力学的同志来分析这个部分。
      排气背压产生的阻力矩。排气道内的涡轮增压机、三元催化剂、消声筒都会提高排气背压。再根据流体力学的一般规律，排气背压阻力矩和发动机转速成平方正比。发动机驱动其附件的力矩。比如水泵、空调、发电机、压气机等。
      柴油机相较于汽油机，柴油机没有节气门，所以进气节流阻力矩小于汽油机。为了增加发动机阻力矩，实现发动机缓速，很多柴油机在排气总管上安装一个带孔碟阀，在长下坡时关闭碟阀增加排气背压，此谓排气制动。

      　　为了进一步增加排气制动的效果，在碟阀闭气的时候同时切断燃油。此谓断油排气制动（这还是我编的呢）。还有些车会兼做熄火开关用。

      货车越来越重，断油排气制动还不够劲。还出了一种更NB的排气制动。在关阀闭气断油的基础上，把各缸的排气门打开一丝丝缝，在各缸在压缩和做功冲程通过排气门一丝丝缝的节流作用，增加发动机阻力。NB吧，这是MAN的专利商用名EVB，国内卖给了潍柴，改名WEVB。呵呵，这么NB的想法，是怎么想到呢？

      　　类似，

皆可博压缩释放式发动机缓速器

      这家又提出两种新的发动机缓速。泄气式和压缩释放式。

      ++++++++++++++++++++++++++++++++++++割++++++++++++++++++++++++++++++++++++

      　　说点提外话。

关于进一步提高大中型客货车安全技术性能加强车辆《公告》管理和注册登记管理工作的通知

      根据这个该规定，2013年9月以后的大货车都要配置缓速器了。

      　　实现缓速的该当远不只排气制动。现在应用比较多的还有电涡流缓速器和液力缓速器。液力缓速器又可以是独立式，也可以和液力变矩器集成到一起。这两种缓速器工作柔和安静在舒适性要求较高的大客车上应用多。有兴趣的读者可以查一下相关资料。

      关于柴油发动机的节气门

      　　柴油机的节气门并不提高燃烧质量。柴油机利用节气门产生进气管真空，配合EGR阀把排气管的废气吸入进气道；从而在不降低降低进入气缸气体总量的情况下，降低进入气缸内的氧气量，降低过量空气系数，降低燃烧反应温度；达到降低NOx的排放量的目的。实际上进入气缸的废气，不参加燃烧，充当了热量的“稀释剂"的作用，同时会因为单次进入气缸的氧气变少，降低单个热循环的能量。

      　　所以用EGR会降发动机功率，而且EGR降低排放效果有限。面对更高的排放标准EGR已经基本到头。现在市面上国IV国V排放标准的柴油车基本转向了排放后处理技术，市场上应用最广是车用尿素。